论文部分内容阅读
摘 要：随着人们生活水平的不断提升，环保意识也逐渐提高。因此在进行工程项目的建设时，节能材料得到了较为广泛的应用。在进行建筑工程的建设时，应用节能的墙体材料，可以在保障施工质量的同时，降低施工成本，具有重要的作用。煤矸石是采煤洗煤时产生的固体废物，将其开发成节能墙体材料，还有利于保护环境。
关键词：环境影响；工艺特点；墙体材料
1 研究背景
煤矸石是在采煤和洗煤的过程中产生的一种固体废弃物，对周围的环境具有较大的危害。并且在众多的固体废弃物中是体量最大的一种，无论是对社会还是我国的经济均产生较大的负担。因此在进行绿色建筑材料的开发时，应用煤矸石进行开发，不仅可以促进新型建筑节能材料的诞生，还可以对煤矸石进行良好的处理，实现资源的合理分配，从而降低煤矸石对环境的污染。符合可持续发展战略目标，有利于构建生态平衡型和环境友好型社会。由煤矸石进行建筑节能墙体材料的开发，有利于提高建筑的质量，并提高施工的效率降低施工的成本。并在此基础上提高建筑物内部的舒适度，实现建筑能源消耗的降低。
2 煤矸石的特性和对环境的影响
煤矸石中含有一定的碳，是和煤层相伴生的一种岩石。在巷道中进行掘进时，在顶板、夹层和底板等位置进行开采出现的矸石，洗煤时也会分离出部分的矸石。其主要成分有氧化铝、氧化铁和二氧化硫等，其中还含有少量的氧化镁、氧化钙、氧化钾和碳等。并且石英、伊利石和白云石、菱铁矿等是其中含有的矿物，煤矸石的特性与黏土具有一定的相似性。随着社会的不断发展与现代化建设的不断开展，人们对煤炭等矿产资源的需求日渐增加，虽然在一定程度上促进了采煤洗煤行业的发展与进步，但同时也导致排放的煤矸石等废弃物的数量增加。在处理煤矸石等废弃物时，通常选择露天堆放的方法，该方法不仅会占用稀缺的土地资源，还会对存放处的土壤、地下水、周围的生态环境等造成破坏。当经历过风吹雨淋后，煤矸石还会产生酸水和重金属颗粒等化学物质，这部分化学物质具有害性，会对大气环境、土壤环境和水文环境等造成进一步的破坏，进而危害到人们的生存环境。
3 煤矸石节能建筑墙体材料的运用
进行煤矸石节能建筑墙体材料的开发，充分利用煤矸石所具有的类似黏土的性质、以及其中含有的碳，已经具有较长的研究历史。并且在此过程中对国外的破碎技术、挤出技术等先进的技术和理念充分引进，并吸收借鉴和我国的国情与实际的发展需求相结合，促进我国煤矸石开发节能建筑墙体材料的技术的提高。虽然非烧结材料比重相对较大，但比重最大的仍旧是烧结墙体材料。在烧结墙体材料的体系中，可按照结构进行区分，如多孔砖、砌砖、空心砖等。也可按照主要的原材料进行区分，如页岩和黏土等。部分地区采用的是工业的废弃物等，如煤矸石、粉煤灰等。
4 煤矸石生产建筑节能墙体材料的工艺特点
通过煤矸石开发的建筑节能材料，其所具有的强度、传热性、体积密度等方面具有制约性，所以在进行设计时，应保障较小的体积密度、多排孔，且模数尺寸具有较大的强度。在该工艺中主要的难点主要是结构设计的兼容性。在进行该墙体材料时，还应对煤矸石的性质进行充分考虑，并对加工的设备、干燥工艺等以及产能、效率综合考虑。分析煤矸石的化学成分、物理特性，与烧结砖瓦的化学成分应具有的要求相符合，具有较低的热值、较低的塑性、较低的硬度以及耐磨性，并且较好的干燥敏感度，以及较大的密度，热值和烧失量二者呈现正比的关系。所以在烧结墙体材料时，主要应做的便是对煤矸石的破碎细度进行适当的处理，并提高其塑性，还应研究其模具、芯头避免出现磨损、变形的方法。结合以往煤矸石进行烧结材料的相关工作经验，进行具有较大的断面、较多的孔、其具有较好的塑性、收缩性等的煤矸石建筑节能墙体材料。
在进行原料的粉碎的配比时，在进行保温砌块的烧结时，使用的原材料其性质英语承重砌块烧结时所使用的相同，但颗粒级配配比上二者具有一定的差异性。并且原材料还应具有较高的塑性、延展性，密度较低，还应具有较好的干燥性能。
自保温砌块由于高空洞率在挤出生产时对原料的最大颗粒要求很高。这是由于孔洞率高，芯头与芯头，芯头与机口之间的间隙非常小，这样才能使泥条挤出的肋、壁变薄，而较大的颗粒会在形成肋壁的过程中破坏这种结构。煤矸石由于自身密度较大，仅有较小均匀的颗粒靠击打形成的物料也很难达到较高的颗粒表比面积和表面张力，得不到挤出泥条所需内聚性或粘性，因此必须引进过去砖瓦行业没有使用过的粉磨设备才能达到相应的颗粒级配。但粉磨设备自身耗电量较高，对耐磨材料的耐磨强度、破碎原料含水有更高的要求。而过细的原料在成型后的干燥和焙烧过程中还会带来一系列的问题。这些都会增加生产成本，因此必须在破碎方式、设备选型、颗粒级配、原料含水率、坯体干燥、焙烧工艺优选出一个结合点。
挤出成型与孔洞排列方面：真密度下煤矸石的质量为2800kg/cm3。要想到达符合要求的自保温效果，必须增加砌块的孔洞率减少传热的途径，延长传导的路线。煤矸石自保温砌块是靠一定大小的空洞和较薄壁肋厚度以及较長的传热延迟来实现的，其核心是空洞率。在保证坯体成型的条件下提高一定体积的空洞率就意味着变薄的壁肋必须有较高的强度，这就对挤出机的挤出和成型提出较高的要求。挤出形成较高的空洞率坯体还意味着在很小的截面有着均衡排列几十个芯头和连接着的芯架，在挤出的同时截面流动的速度达到一致。按照目前煤矸石塑性低的特点，单就挤出来说，其对成型压力、芯杆的刚度、强度及耐磨性能，难度远大于孔洞较少砌块的生产，无论是对挤出机挤出功率和真空要求还是对芯架芯杆刚度及加工要求。
密度与干燥、焙烧的方面：自保温砌块的容重也是影响其导热性能的一个关键因素，因此利用降低原料自身容重的做法来达到提高其传热阻也是较流行的。煤矸石堆积密度约为2200kg/cm3，煅烧后的煤矸石堆积密度约为1700kg/cm3，这是由于煤矸石内的一些有机物质碳、结合水、硫等物质的挥发造成的。目前砖瓦行业较常见的降低容重的方法是加入有机材料，如锯末、秸秆、碳粒粉末，部分地区根据资源情况在原料中掺加破碎的聚苯乙烯、皮革、橡胶等。在煤矸石原料中加入一定比例的上述有机物质和工业废料，在干燥和焙烧过程中通过高温有机物质的挥发、燃烧在基础物料坯体中形成气泡和空隙，从而达到降低容重形成较高的热阻。
但实际操作过程中也有很多问题需要解决。如质量相差太大的两种物质在搅拌过程中出现分层，基础坯体内物料含量不均匀造成强度降低，废品增加，亲和力不够导致粘度降低成型困难，产能下降。部分粗纤维添加材料在搅拌过程中缠绕形成团状、死泥影响铰刀、绞龙、芯架。在干燥和焙烧过程中由于掺配物料与基础物料的含水、传热、毛细的量和速度差异容易产生干燥困难、裂纹等许多问题。也是掺配过程中研究的难点之一。
5 结束语
墙体材料是建筑工程建设中不可或缺的重要材料，应用节能建筑墙体材料，有利于在保障建筑质量的前提条件下，提高建筑的节能性，降低施工过程中的能源消耗。通过煤矸石进行建筑节能墙体材料的开发，可以减少对土地资源的占用，并且减少对大气环境、土壤环境和水文环境的污染。并且符合可持续发展的战略，有利于构建生态平衡型和环境友好型的社会。
参考文献
[1]王敏，陈善荣.煤矸石开发建筑节能墙体材料的应用研究[J].砖瓦，2017（1）：60-63.
[2]周士峰.新型墙体材料及其在围护结构中的应用研究[D].安徽建大学，2015.
[3]赵健，贾淑华，周嘉慧，等.大掺量粉煤灰、煤矸石承重空心墙板及板式快装房屋的研究开发[C]//粉煤灰在新型墙体材料中综合利用成果交流研讨会.2004：22-24.
[4]闫开放.我国煤矸石制砖的现状及未来创新发展的思考[J].墙材革新与建筑节能，2000（2）：19-22.
关键词：环境影响；工艺特点；墙体材料
1 研究背景
煤矸石是在采煤和洗煤的过程中产生的一种固体废弃物，对周围的环境具有较大的危害。并且在众多的固体废弃物中是体量最大的一种，无论是对社会还是我国的经济均产生较大的负担。因此在进行绿色建筑材料的开发时，应用煤矸石进行开发，不仅可以促进新型建筑节能材料的诞生，还可以对煤矸石进行良好的处理，实现资源的合理分配，从而降低煤矸石对环境的污染。符合可持续发展战略目标，有利于构建生态平衡型和环境友好型社会。由煤矸石进行建筑节能墙体材料的开发，有利于提高建筑的质量，并提高施工的效率降低施工的成本。并在此基础上提高建筑物内部的舒适度，实现建筑能源消耗的降低。
2 煤矸石的特性和对环境的影响
煤矸石中含有一定的碳，是和煤层相伴生的一种岩石。在巷道中进行掘进时，在顶板、夹层和底板等位置进行开采出现的矸石，洗煤时也会分离出部分的矸石。其主要成分有氧化铝、氧化铁和二氧化硫等，其中还含有少量的氧化镁、氧化钙、氧化钾和碳等。并且石英、伊利石和白云石、菱铁矿等是其中含有的矿物，煤矸石的特性与黏土具有一定的相似性。随着社会的不断发展与现代化建设的不断开展，人们对煤炭等矿产资源的需求日渐增加，虽然在一定程度上促进了采煤洗煤行业的发展与进步，但同时也导致排放的煤矸石等废弃物的数量增加。在处理煤矸石等废弃物时，通常选择露天堆放的方法，该方法不仅会占用稀缺的土地资源，还会对存放处的土壤、地下水、周围的生态环境等造成破坏。当经历过风吹雨淋后，煤矸石还会产生酸水和重金属颗粒等化学物质，这部分化学物质具有害性，会对大气环境、土壤环境和水文环境等造成进一步的破坏，进而危害到人们的生存环境。
3 煤矸石节能建筑墙体材料的运用
进行煤矸石节能建筑墙体材料的开发，充分利用煤矸石所具有的类似黏土的性质、以及其中含有的碳，已经具有较长的研究历史。并且在此过程中对国外的破碎技术、挤出技术等先进的技术和理念充分引进，并吸收借鉴和我国的国情与实际的发展需求相结合，促进我国煤矸石开发节能建筑墙体材料的技术的提高。虽然非烧结材料比重相对较大，但比重最大的仍旧是烧结墙体材料。在烧结墙体材料的体系中，可按照结构进行区分，如多孔砖、砌砖、空心砖等。也可按照主要的原材料进行区分，如页岩和黏土等。部分地区采用的是工业的废弃物等，如煤矸石、粉煤灰等。
4 煤矸石生产建筑节能墙体材料的工艺特点
通过煤矸石开发的建筑节能材料，其所具有的强度、传热性、体积密度等方面具有制约性，所以在进行设计时，应保障较小的体积密度、多排孔，且模数尺寸具有较大的强度。在该工艺中主要的难点主要是结构设计的兼容性。在进行该墙体材料时，还应对煤矸石的性质进行充分考虑，并对加工的设备、干燥工艺等以及产能、效率综合考虑。分析煤矸石的化学成分、物理特性，与烧结砖瓦的化学成分应具有的要求相符合，具有较低的热值、较低的塑性、较低的硬度以及耐磨性，并且较好的干燥敏感度，以及较大的密度，热值和烧失量二者呈现正比的关系。所以在烧结墙体材料时，主要应做的便是对煤矸石的破碎细度进行适当的处理，并提高其塑性，还应研究其模具、芯头避免出现磨损、变形的方法。结合以往煤矸石进行烧结材料的相关工作经验，进行具有较大的断面、较多的孔、其具有较好的塑性、收缩性等的煤矸石建筑节能墙体材料。
在进行原料的粉碎的配比时，在进行保温砌块的烧结时，使用的原材料其性质英语承重砌块烧结时所使用的相同，但颗粒级配配比上二者具有一定的差异性。并且原材料还应具有较高的塑性、延展性，密度较低，还应具有较好的干燥性能。
自保温砌块由于高空洞率在挤出生产时对原料的最大颗粒要求很高。这是由于孔洞率高，芯头与芯头，芯头与机口之间的间隙非常小，这样才能使泥条挤出的肋、壁变薄，而较大的颗粒会在形成肋壁的过程中破坏这种结构。煤矸石由于自身密度较大，仅有较小均匀的颗粒靠击打形成的物料也很难达到较高的颗粒表比面积和表面张力，得不到挤出泥条所需内聚性或粘性，因此必须引进过去砖瓦行业没有使用过的粉磨设备才能达到相应的颗粒级配。但粉磨设备自身耗电量较高，对耐磨材料的耐磨强度、破碎原料含水有更高的要求。而过细的原料在成型后的干燥和焙烧过程中还会带来一系列的问题。这些都会增加生产成本，因此必须在破碎方式、设备选型、颗粒级配、原料含水率、坯体干燥、焙烧工艺优选出一个结合点。
挤出成型与孔洞排列方面：真密度下煤矸石的质量为2800kg/cm3。要想到达符合要求的自保温效果，必须增加砌块的孔洞率减少传热的途径，延长传导的路线。煤矸石自保温砌块是靠一定大小的空洞和较薄壁肋厚度以及较長的传热延迟来实现的，其核心是空洞率。在保证坯体成型的条件下提高一定体积的空洞率就意味着变薄的壁肋必须有较高的强度，这就对挤出机的挤出和成型提出较高的要求。挤出形成较高的空洞率坯体还意味着在很小的截面有着均衡排列几十个芯头和连接着的芯架，在挤出的同时截面流动的速度达到一致。按照目前煤矸石塑性低的特点，单就挤出来说，其对成型压力、芯杆的刚度、强度及耐磨性能，难度远大于孔洞较少砌块的生产，无论是对挤出机挤出功率和真空要求还是对芯架芯杆刚度及加工要求。
密度与干燥、焙烧的方面：自保温砌块的容重也是影响其导热性能的一个关键因素，因此利用降低原料自身容重的做法来达到提高其传热阻也是较流行的。煤矸石堆积密度约为2200kg/cm3，煅烧后的煤矸石堆积密度约为1700kg/cm3，这是由于煤矸石内的一些有机物质碳、结合水、硫等物质的挥发造成的。目前砖瓦行业较常见的降低容重的方法是加入有机材料，如锯末、秸秆、碳粒粉末，部分地区根据资源情况在原料中掺加破碎的聚苯乙烯、皮革、橡胶等。在煤矸石原料中加入一定比例的上述有机物质和工业废料，在干燥和焙烧过程中通过高温有机物质的挥发、燃烧在基础物料坯体中形成气泡和空隙，从而达到降低容重形成较高的热阻。
但实际操作过程中也有很多问题需要解决。如质量相差太大的两种物质在搅拌过程中出现分层，基础坯体内物料含量不均匀造成强度降低，废品增加，亲和力不够导致粘度降低成型困难，产能下降。部分粗纤维添加材料在搅拌过程中缠绕形成团状、死泥影响铰刀、绞龙、芯架。在干燥和焙烧过程中由于掺配物料与基础物料的含水、传热、毛细的量和速度差异容易产生干燥困难、裂纹等许多问题。也是掺配过程中研究的难点之一。
5 结束语
墙体材料是建筑工程建设中不可或缺的重要材料，应用节能建筑墙体材料，有利于在保障建筑质量的前提条件下，提高建筑的节能性，降低施工过程中的能源消耗。通过煤矸石进行建筑节能墙体材料的开发，可以减少对土地资源的占用，并且减少对大气环境、土壤环境和水文环境的污染。并且符合可持续发展的战略，有利于构建生态平衡型和环境友好型的社会。
参考文献
[1]王敏，陈善荣.煤矸石开发建筑节能墙体材料的应用研究[J].砖瓦，2017（1）：60-63.
[2]周士峰.新型墙体材料及其在围护结构中的应用研究[D].安徽建大学，2015.
[3]赵健，贾淑华，周嘉慧，等.大掺量粉煤灰、煤矸石承重空心墙板及板式快装房屋的研究开发[C]//粉煤灰在新型墙体材料中综合利用成果交流研讨会.2004：22-24.
[4]闫开放.我国煤矸石制砖的现状及未来创新发展的思考[J].墙材革新与建筑节能，2000（2）：19-22.